关于结构构件在形成塑性铰时的研究.pdf

《关于结构构件在形成塑性铰时的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、文章编号：1009—9441(2011)04—0021一02关于结构构件在形成塑性铰时的研究口口李文亮1，佟春玲2(1．山西建筑职业技术学院，山西太原030006；2．太原建工集团有限公司第五分公司，山西太原030006)摘要：结构构件在地震作用下产生塑性变形，在塑性铰形成的过程中能吸取大量的能量。在设计中恰到好处地设计塑性铰形成的位置并加以应用，可有效降低震害，不至于出现迅速倒塌的后果。关键词：结构；塑性变形；塑性铰中图分类号：TU31l文献标识码：A引言对于抗震设计来讲，塑性铰是一个重要的概念。它是一个比较抽象，但

2、又在某特定条件下确实存在的转动铰。塑性铰与“理想塑性铰”是有所不同的，当塑性铰出现时，它不仅能承受一定的弯矩，而且还能产生一定限度的转动。而“理想塑性铰”仅可自由转动而不能承受弯矩。塑性铰能否在罕遇地震中出现，对结构安全和生命财产的安危是至关重要的。所以，很有必要对其进行研究和探讨。1塑性铰形成的时间及部位塑性铰是在对结构进行塑性设计时引入的概念，可以集中在1个或多个自由度上考虑构件屈服后的性能，是一种力学分析的简化。以允许截面转动来考虑塑性，因而称为塑性铰，实际上转动和弯矩都有。塑性铰只是截面在某个自由度上屈服后的简

3、单模拟，是不稳定的，会继续发展为极限状态。当地震作用于结构构件上并发生塑性变形时，该截面上各点均进入屈服状态。对钢筋混凝土构件而言，在塑性铰形成时，混凝土拉应力已达到屈服状态，而钢筋拉应力还未达到，若受拉变形继续变大，在二者的相互作用下，在该接触部位始终保持一个“弹性核”，当应变继续加大，钢筋达到屈服时，与混凝土的粘结力破坏，这时出现了塑性变形集中区的塑性铰，在这个过程中，塑性铰要吸收和消耗较多的地震输入能，而在其他部位则得到一个相对安全的保证。因此，塑性铰一般出现在受力较大的部位，如梁的跨中及根部，柱的端部。2形成塑

4、性铰的措施。由以上分析可知，在地震作用来临时，我们希望结构出现塑性铰来吸收地震能量。可采用以下几种措施：(1)对于抗震结构，宜采用延性性能好的材料——钢或合理配置钢筋的钢筋混凝土而成的延性性能好的构件，并以此构成延性较好的结构。这样，当结构遭受罕遇地震作用时，结构也可依靠钢材屈服后有足够的延性，使在弹性后的塑性变形过程中吸收和耗散能量。经验表明，大部分抗震结构在中震作用下都进入塑性状态而耗能，因而能将结构保存下来，不至于倒塌。(2)要使结构成为延性结构，首先在结构体系上应是超静定的，而不是呈悬臂状的静定结构，并且还需要

5、使塑性铰最先出现在此超静定结构的次要构件或水平构件上，然后才出现在主要构件或竖向构从表4可以看出，级配碎石基层每km造价为164．9万元，若采用对旧水泥混凝土路面板全部拆除再新建路面结构，则其造价为194．2万元，采用级配碎石基层每km节省29．3万元。因此，采用旧水泥混凝土上加铺沥青层的方法是一种技术上可行、经济上合理的改造旧水泥混凝土路面的方法，并且可减少废弃混凝土对环境造成的污染，具有较高的经济效益、社会效益和环境效益。作者简介：高雪松(1972一)，男，辽宁辽阳人，高级工程师，1996年7月毕业于哈尔滨建筑大学

6、公路与城市道路专业，现从事公路工程管理工作。收稿日期：2011—03一04(编辑盛晋生)建材技术与应用4／2011·2l·件上，以形成多道抗震防线，延长非弹性的发展过程，增大变形能力，吸收和耗散地震能量，提高结构的防倒塌能力。(3)采用不同的抗震等级。可通过合理的结构体系、合理布置结构、对构件及其连接采取各种构造措施等多方面的努力来提高延性进而形成塑性铰，当然施工质量好坏对结构延性也有很大的影响。抗震等级的划分主要考虑了地震作用，它包括区分设防烈度、场地类别；考虑了结构类型，它包括区分主、次抗侧力构件；还考虑了房屋高度

7、等因素。所以，抗震等级的划分在很大程度上发挥了作用。(4)结构中有限的延性破坏也要控制，在地震作用下塑性铰的弯曲屈服对整个构件的强度、非线性变形以及结构的耗能能力起控制作用。因此，要做到以下几点：①控制塑性铰在某个恰当的部位出现；②在塑性铰区防止过早出现剪切破坏，即按强剪弱弯设计，并防止过早出现锚固破坏(强锚固)；③在塑性铰区改善抗弯及抗剪钢筋构造，控制斜裂缝的发展，充分发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延性作用。3双肢剪力墙中塑性铰的应用3．1开洞剪力墙的破坏形态开洞剪力墙在水平荷载作用下的破坏形态，与开洞的大小、连梁相对于墙

8、肢的刚度及承载力等密切相关。连梁连接很大的墙肢，在水平作用下将产生很大的弯矩和剪力。剪力墙的连梁对剪切变形十分敏感，当连梁的刚度及抗弯承载力远小于墙肢的刚度和抗弯承载力，且连梁具有足够的延性时，在水平荷载作用下，塑性铰首先在中间某层的连梁端部出现，并随着荷载的增加，其他层的连梁端部相继屈服形成塑性铰，最后墙肢底部纵向钢筋屈服，混凝